Johannes Diderik van der Waals

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Skocz do: nawigacja, szukaj
Johannes Diderik van der Waals
Johannes Diderik van der Waals
Data i miejsce urodzenia 23 listopada 1837
Lejda
Data i miejsce śmierci 8 marca 1923
Amsterdam
Miejsce spoczynku Nieuwe Oosterbegraafplaats, Amsterdam
Zawód fizyk (fizykochemik)
Commons Multimedia w Wikimedia Commons

Johannes Diderik van der Waals (ur. 23 listopada 1837 w Lejdzie, zm. 8 marca 1923 w Amsterdamie) – holenderski fizyk (fizykochemik), laureat Nagrody Nobla w dziedzinie fizyki w roku 1910 za prace nad równaniem stanu gazów i cieczy rzeczywistych, profesor Uniwersytetu w Amsterdamie.

Życiorys[edytuj | edytuj kod]

Rodzina izoterm van der Waalsa
p = f (v) w różnych T = const (zob. izoterma)

linie jasnoniebieskiestan nadkrytyczny izolinie podobne do izolinii gazu doskonałego (zob. przemiana izotermiczna gazu doskonałego),
linia czerwona – izoterma krytyczna z punktem przegięcia K (punkt krytyczny),
linie ciemnoniebieskie – izotermy gazu rzeczywistego i cieczy rzeczywistej w warunkach umożliwiających przemianę fazową („stan podkrytyczny”[a]),
linie zielonestany metastabilne; FA – izoterma cieczy przegrzanej, CG – izoterma przechłodzonej pary,
proste FG – linie przemian fazowych ciecz-para w dwóch różnych temperaturach (F – punkt wrzenia, G – punkt rosy
Heike Kamerlingh Onnes (po lewej) i Johannes Diderik van der Waals

Van der Waals urodził się w Lejdzie, w Holandii. Jego rodzicami byli Jacobus van der Waals i Elisabeth van den Burg (ojciec był stolarzem[1]). Ukończył szkołę średnią w roku 1856, po czym pracował jako nauczyciel, równocześnie studiując w latach 1862–1865 matematykę i fizykę na Uniwersytecie w Lejdzie. Utrudnieniem był brak wymaganej wówczas znajomości języków klasycznych; uczestniczył w kursach wieczorowych i szkołach letnich. W roku 1864 otrzymał stanowisko nauczyciela w szkole średniej w Deventer, a od roku 1866 mieszkał i uczył w Hadze, gdzie w latach 1866–1877 był też dyrektorem szkoły[2][3].

Po zmianie przepisów dotyczących wymogu znajomości języków klasycznych przez studentów, Johannes D. van der Waals został dopuszczony do egzaminów uniwersyteckich, a następnie[2][3]:

Uniwersytet Amsterdamski utworzono w roku 1876 przez przekształcenie Athenaeum Illustre of Amsterdam. W nowej wyższej uczelni wykładali również Van't Hoff (laureat Nagrody Nobla w dziedzinie fizyki z roku 1901) i Hugo de Vries (twórca teorii mutacji). Van der Waals był z nią związany do roku 1908, w którym odszedł na emeryturę. Na stanowisku profesora fizyki zastąpił go wówczas syn-imiennik, Johannes Diderik van der Waals Jr, wcześniej (1903–1908) – profesor fizyki w Uniwersytecie w Groningen[2].

Zakres badań naukowych[edytuj | edytuj kod]

Naukowe zainteresowania van der Waalsa wiązały się z tematyką prac Rudolfa Clausiusa (zob. równanie Clausiusa-Clapeyrona, kinetyczno-molekularna teoria gazów) i Thomasa Andrewsa (badania stanu krytycznego). Tych zagadnień dotyczyły badania wykonane w ramach pracy doktorskiej nt.[4]:

Over de Continuïteit van den Gas - en Vloeistoftoestand

— (o ciągłości stanu ciekłego i gazowego)

Praca opierała się na założeniach, że ciecze i ich pary mają budowę cząsteczkową oraz że cząsteczki mają określone wymiary i wzajemnie się przyciągają (zob.promień van der Waalsa, oddziaływania międzycząsteczkowe). Van der Waals zaproponował „równanie stanu” (zob. równanie van der Waalsa), dotyczące zarówno gazów, jak cieczy – stwierdził „ciągłość” obu stanów, związaną z tym, że obie struktury są zbudowane z tych samych elementów (co bywało wówczas kwestionowane)[2][3].

Wkrótce po opublikowaniu tej pierwszej pracy, w której został odkrywczo wykazany związek między ciśnieniem, objętością i temperaturą układu, James Clerk Maxwell zrecenzował ją w Nature, pisząc że nazwisko van der Waals będzie na pewno odnotowane wśród najważniejszych dla fizyki molekularnej[2][3] (napisał również, że chęć poznania jej treści skłoni niejednego fizyka do poznania języka, w którym została napisana[2][1]).

W czasie pracy w Uniwersytecie Amsterdamskim van der Waals zajmował się głównie zagadnieniami teoretycznymi. Wśród najważniejszych osiągnięć tego okresu są wymieniane opracowania[2][1]:

W tym okresie współpracownikiem van der Waalsa – jego pierwszym uczniem i pierwszym doktorantem Uniwersytetu w Amsterdamie – był matematyk, Johannes Diederik Korteweg (praca doktorska nt. On the Propagation of Waves in Elastic Tubes, 1878; zob. też równanie Kortewega-de Vries)[1][9]. W roku 1900 stopień doktora fizyki otrzymał Johannes Diderik van der Waals Jr, który wykonał – pod naukową opieką ojca – pracę nt. Statistische behandeling der stralingsverschijnselen[9]. Jednym ze współpracowników był też Heike Kamerlingh Onnes, laureat Nagrody Nobla z roku 1913 za badania właściwości substancji w najniższych temperaturach[1].

Publikacje[edytuj | edytuj kod]

Znaczenie prac J.D. van der Waalsa dla fizyków i chemików, zajmujących się zagadnieniami termodynamiki, ilustrują omówienia we wszystkich podstawowych podręcznikach oraz pojawianie się wielu kolejnych tłumaczeń jego prac oraz omówień w piśmiennictwie naukowym. Poniżej przytoczono przykłady prac wydanych przed rokiem 1900[b][10]:

  • 1873 – Over de Continuïteit van den Gas – en Vloeistoftoestand, J.D. van der Waals,
  • 1880 – Onderzoekingen omtrent de overeenstemmende eigenschappen der normale verzadigden-damp- en vloeistoflijnen voor de verschillende stoffen en omtrent een wijziging in den vorm dier lijnen bij mengsels, J.D. van der Waals,
  • 1880 – Over de coefficienten van uitzetting en van samendrukking in overeenstemmende toestanden der verschillende vloeistoffen, J.D. van der Waals,
  • 1881 – Bijdrage tot de kennis van de wet der overeenstemmende toestanden, J.D. van der Waals,
  • 1890 – Aantekeningen: Leiden, MB: a 135, W.P. Jorissen, J.D. van der Waals, D.J. Korteweg,
  • 1890 – Molekulartheorie eines körpers der aus zwei verschiedenen stoffen besteht. mit fig. (sept. abdr. aus "zeitschrift für phys. chemie". v, 2), J.D. van der Waals,
  • 1894 – La continuité des états gazeux et liquede, J.D. Van der Waals, J. B. Pomey, Emile Ovide Josep Mathias
  • 1894 – Thermodynamische Theorie der Kapillaritaet unter Voraussetzung stetiger Dichteaenderung J.D. van der Waals,

W XX i XXI wieku przełomowa praca van der Waalsa „o ciągłości…” była udostępniana w wersji angielskojęzycznej (w tym cyfrowej):

  • 1988 – J.D. van der Waals: on the continuity of the gaseous and liquid states, wyd. North-Holland[11],
  • 2004 – On the Continuity of the Gaseous and Liquid States, Courier Dover Publications[12]

Nagrody i wyróżnienia[edytuj | edytuj kod]

Otrzymał Nagrodę Nobla w roku 1910. Był wyróżniony członkostwem stowarzyszeń naukowych[3]:

  • Koninklijke Nederlandse Akademie van Wetenschappen – Królewska Holenderska Akademia Nauk i Sztuki
(członkostwo od roku 1875, sekretarz w latach 1896–1912),

Otrzymał również tytuły[2]:

Życie osobiste[edytuj | edytuj kod]

Ożenił się 27 września 1865 roku z Anną Magdaleną Smit (ur. 1847). Mieli trzy córki (Anne Madeleine, Jacqueline Elisabeth, Johanna Diderica) i jednego syna. Żona zmarła 28 grudnia 1881 roku na gruźlicę. Od tego czasu ojcem opiekowała się córka, Anna Madeleine. Jacqueline Elisabeth była nauczycielką historii i znaną poetką, a Johanna Diderica – nauczycielką języka angielskiego. Johannes Diderik van der Waals junior (1873–1971) został profesorem fizyki i następcą ojca. J.D. van der Waals Senior cierpiał na depresję. Zmarł w Amsterdamie w roku 1923, rok po śmierci Jacqueline Elisabeth (spowodowanej przez nowotwór)[3]. Został pochowany na Nieuwe Oosterbegraafplaats[13].

Zobacz też[edytuj | edytuj kod]

Uwagi

  1. Pojęcie „stan podkrytyczny” nie jest stosowane w tym znaczeniu. Dotyczy zwykle stanów podkrytycznych występujących w reaktorach jądrowych.
  2. Wykaz nie obejmuje prac późniejszych dla uniknięcia błędów – zamieszczenia w nim wczesnych prac J.D. van der Waalsa juniora, również fizyka, który w roku 1900 uzyskał doktorat.)

Przypisy

  1. 1,0 1,1 1,2 1,3 1,4 A.J. Kox: One hundred and twenty-five years of theoretical physics in Amsterdam (ang.). W: History of the ITFA ( Institute for Theoretical Physics at the University of Amsterdam)) [on-line]. www.science.uva.nl. [dostęp 2014-05-10].
  2. 2,0 2,1 2,2 2,3 2,4 2,5 2,6 2,7 Johannes Diderik van der Waals – Facts (ang.). W: The Nobel Prize in Physics 1910 [on-line]. Nobel Media AB. [dostęp 2014-05-08]., Biographical, Nobel Lecture, December 12, 1910, The Equation of State for Gases and Liquids
  3. 3,0 3,1 3,2 3,3 3,4 3,5 Johannes Diderik van der Waals (ang.). W: Notable Names Database (NNDB) [on-line]. [dostęp 2014-05-08].
  4. J.D. van der Waals: Over de continuiteit van den gas- en vloeistoftoestand (niderl.). W: Thesis--Leyden [on-line]. Leiden : A.W. Sijthoff, 1873. [dostęp 2014-05-09].
  5. J D van der Waals: Bijdragen tot de kennis van de wet der overeenstemmende toestanden. W: Showing all editions for 'Bijdrage tot de Kennis van de Wet der overeenstemmende toestanden' [on-line]. www.worldcat.org. [dostęp 2014-05-11].
  6. T. Hofman: H. Odziaływania międzycząsteczkowe i równania stanu (pol.). W: Wykłady z Termodynamiki technicznej i chemicznej, Wydział Chemiczny PW, kierunek: Technologia chemiczna, sem. 2013/2014 [on-line]. www.ch.pw.edu.pl. [dostęp 2014-05-11]. s. 31.
  7. J D van der Waals: Molekulartheorie eines körpers der aus zwei verschiedenen stoffen besteht. mit fig. (sept. abdr. aus "zeitschrift für phys. chemie". v, 2).. www.worldcat.org, 1890. [dostęp 2014-05-11].; (Molecular theory of a substance composed of two different species), Zeitschrift für Physikalische Chemie vol. 5 (1890) pp. 133–173
  8. J D van der Waals: Thermodynamische Theorie der Kapillaritaet unter Voraussetzung stetiger Dichteaenderung. www.worldcat.org, 1894. [dostęp 2014-05-11]. (The thermodynamic theory of capillarity under the hypothesis of a continuous variation of density), Zeitschrift für Physikalische Chemie vol. 13 (1894) pp. 657–725
  9. 9,0 9,1 Johannes Diderik van der Waals (ang.). W: Mathematics Genealogy Project [on-line]. www.genealogy.ams.org. [dostęp 2014-05-10].
  10. inauthor:"J. D. Van Der Waals". W: Wyszukiwarka books.google.pl [on-line]. www.google.pl. [dostęp 2014-05-09].
  11. J.D. van der Waals: On the continuity of the gaseous and liquid states (ang.). North-Holland, 1988. [dostęp 2014-05-10].
  12. J.D. van der Waals: On the Continuity of the Gaseous and Liquid States (ang.). Courier Dover Publications, 2004. [dostęp 2014-05-10].
  13. Online Begraafplaatsen 3.0. [dostęp 2014-05-10].

Linki zewnętrzne[edytuj | edytuj kod]